CH653761A5

CH653761A5 - Einrichtung zur abfuhr von waerme aus einem heizkessel.

Info

Publication number: CH653761A5
Application number: CH1042/81A
Authority: CH
Inventors: Alois Schwarz
Original assignee: Id Energiesysteme Ges Mbh
Priority date: 1980-02-20
Filing date: 1981-02-17
Publication date: 1986-01-15
Also published as: DE3100252A1; DE3100252C2; IT8184107A0; IT1147284B; AT371240B; FR2476280B3; ATA93580A; FR2476280A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel, die mit Anschlüssen für den Zufluss von kaltem Wasser und für den Abfluss von warmem Wasser ausgebildet ist.

Bekannte Heizkessel für die Erhitzung von Wasser zur Speisung von Zentralheizungsanlagen sind mit einem Wärmefühler ausgebildet, durch den der Brennermotor, der mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben wird, in Abhängigkeit von der im Kessel herrschenden Temperatur gesteuert wird. Sobald die Temperatur im Heizkessel einen vorgegebenen Wert von z.B. 90°C erreicht hat und demnach eine weitere Erhitzung des im Heizkessel befindlichen Wassers vermieden werden soll, wird der Brennermotor abgeschaltet. Dies ist deshalb erforderlich, weil bei einem weiteren Anstieg der Temperatur des im Heizkessel befindlichen Wassers durch den auftretenden Dampfdruck eine Beschädigung oder Zerstörung des Kessels verursacht werden könnte.

Da bei mit festen Brennstoffen, wie Koks, Kohle oder Holz, befeuerten Heizkesseln kein Brennermotor vorgesehen ist und demnach eine solche Steuerung nicht möglich ist, besteht die Forderung, andere Massnahmen vorzusehen, aufgrund welcher eine Zerstörung des Heizkessels infolge zu hoher Temperatur verhindert werden kann. Diese Massnahmen bestehen z.B. darin, dass die Anlagen als sogenannte offene Anlagen gebaut werden. Dies sind Anlagen, die mittels einer Sicherheitsausdehnungsleitung und eines hochliegenden Ausdehnungsgefässes eine offene Verbindung mit der Atmosphäre aufweisen. Derartige Anlagen sind jedoch von der Konstruktion her sehr aufwendig.

Um den hiefür erforderlichen Aufwand zu vermeiden, ist es auch bekannt geworden, in Heizkesseln, die mit festen Brennstoffen befeuert werden, gesonderte Rohrleitungen vorzusehen, durch die im Falle, dass die Wassertemperatur im Heizkessel einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, kaltes Wasser eingeleitet und durch die Erwärmung dieses Wassers, das abgeführt wird, die erforderliche Herabsetzung der Kesseltemperatur bewirkt wird. Dies erfolgt durch Steuerung eines im Kessel vorgesehenen Thermostaten.

Derartige gesonderte Rohrleitungen können jedoch nur in aus Stahlblech gefertigten Heizkesseln angeordnet werden, da nur in diesen der für die Aufnahme derselben benötigte Platz vorhanden ist. Bei aus Gusseisen gefertigten Heizkesseln, deren Glieder sehr starkwandig ausgebildet sind und bei denen der Wasserraum relativ klein ist, können solche bekannten Rohrleitungen infolge der Tatsache, dass der hiefür benötigte Platz nicht zur Verfügung steht, hingegen nicht eingesetzt werden.

Um dennoch auch bei aus Gusseisen gefertigten Heizkesseln bekannte Rohrleitungen vorsehen zu können, ist es weiters auch bekannt geworden, diese Heizkessel mit einem gesonderten Glied mit einem Raum zur Aufnahme einer Rohrleitung auszurüsten. Dies erfordert jedoch — wie vorstehend erwähnt — die Anordnung eines gesonderten Gliedes, welches bei Kesseln, die neu gefertigt werden, vorgesehen werden kann, wenngleich dies jedoch aufwendig ist. Zudem ist die Herstellung von derartigen, z.B. aus Kupfer gefertigten Rohren sehr teuer. Schliesslich erfolgt eine Wärmeabfuhr nur aus demjenigen Bereich des Heizkessel, der an dieses zusätzliche Glied anschliesst.

Bei schon hergestellten bzw. schon im Betrieb befindlichen Kesseln ist jedoch die Ausrüstung derselben mit einem gesonderten Glied zur Aufnahme von Rohrleitungen aus wirtschaftlichen und organisatorischen Gründen nahezu ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel zu schaffen, welche so kleine Abmessungen aufweist, dass sie in beliebige herkömmliche Heizkessel — ungeachtet dessen, ob diese aus Gusseisen oder aus Stahlblech gefertigt sind - eingesetzt werden kann.

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass zwei ineinander angeordnete Rohre vorgesehen sind, wobei der Innenraum des inneren Rohres an einem Ende zum ersten der Anschlüsse führt und am anderen Ende in das äussere Rohr mündet, und der dabei zwischen den beiden Rohren gebildete Ringraum an seinem der Mündung des Innenraumes des inneren Rohres in das äussere Rohr gegenüberliegenden Ende zum zweiten der Anschlüsse führt.

Vorzugsweise ist im Ringraum eine wendeiförmig verlaufende Schikane angeordnet. Weiters ist vorzugsweise das äussere Rohr an seinem Aussenmantel mit längsverlaufenden bzw. umlaufenden Rippen ausgebildet.

Nach einem bevorzugten Merkmal ist das äussere Rohr mit einem querstehenden Flansch ausgebildet, mittels dessen die

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

CO

es

3

<SS3 761

Einrichtung an einem Heizkessel befestigt werden kann. An den Flansch kann ein Rohrstutzen anschliessen, der seitlich von Rohrstutzen, die die Anschlüsse zu den Kanälen bilden, durchsetzt ist.

Vorzugsweise ist weiters im Bereich der Mündung des Innenraumes des inneren Rohres in den Ringraum ein Ventil vorgesehen, das z.B. als Tellerventil oder als Kolbenventil ausgebildet ist. Dieses Ventil kann mittels eines an dem den Anschlüssen abgewandten Ende des äusseren Rohres angeordneten Thermoelementes steuerbar sein. Das Thermoelement kann gegenüber dem Ventil thermisch isoliert sein. Die thermische Isolierung kann durch einen Kolben, der innerhalb des äusseren Rohres verstellbar ist, gebildet sein.

Schliesslich kann an dem dem Anschluss abgewandten Ende des äusseren Rohres eine Schraube zur Einstellung des Thermoelementes vorgesehen sein.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Heizkessel in schematischer Darstellung zur Erläuterung, an welchen Stellen eine erfindungsgemässe Einrichtung in einen Heizkessel eingebaut werden kann,

Fig. 2 eine erfindungsgemässe Einrichtung in axialem Längsschnitt,

Fig. 3 ein Detail der erfindungsgemässen Einrichtung in gegenüber Fig. 2 etwas veränderter Ausführungsform und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Heizkessel 1 dargestellt. Ein solcher weist üblicherweise einen unteren Verteilerkanal 2 und einen oberen Sammelkanal 3 zur Speisung der Glieder des Heizkessel 1 mit kaltem Wasser bzw. zur Abfuhr des im Heizkessel erwärmten Wassers auf. Aufgrund der besonderen Ausbildung einer erfindungsgemässen Einrichtung kann diese so klein ausgeführt werden, dass sie in einen dieser beiden Kanäle, vorzugsweise in den Sammelkanal für das heisse Wasser, oder in deren beide eingesetzt werden kann. Sie kann sich dabei über nahezu die gesamte Länge des betreffenden Kanals erstrecken. Durch eine derartige Anordnung kann aus einem Heizkessel aus zwei diametral gegenüber liegenden Bereichen überschüssige Wärme abgeführt werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht eine erfindungsgemässe Einrichtung aus einem zylindrischen Rohr 10, dessen Aussendurchmesser etwa halb so gross ist wie der Innendurchmesser der Kanäle 2 bzw. 3 des Heizkessels 1. Mit dem Rohr 10 ist ein Rohrstuzen 11 verbunden, der den Vorlauf für die Heizanlage bildet und ist weiters ein Flansch 12 verbunden, mittels dessen die erfindungsgemässe Einrichtung, nachdem sie in mindestens einen Kanal 2,3 des Heizkessels 1 eingesetzt wurde, an diesem befestigt werden kann.

Innerhalb des Rohres 10 befindet sich ein weiteres Rohr 15, das über einen Anschlussstutzen 16 seitlich aus dem Rohrstutzen 11 hinausgeführt ist. Ebenso ist der ausserhalb des Rohres 15 und innerhalb des Rohres 10 liegende Ringraum 13 über einen Kanal 14 seitlich aus dem Rohrstutzen 11 hinausgeführt.

In dem auf der anderen Seite des Rohrstutzens 11 liegenden abgeschlossenen Ende des Rohres 10 ist ein Thermoelement 20 angeordnet. Weiters ist das im Rohr 10 befindliche Ende des inneren Rohres 15 mit einem Ventil 17 ausgebildet, das mittels eines Ventilstössels 18 über einen im Rohr 10 verschiebbaren Kolben 19 von einem Stössel 21 des Thermoelementes 20 betätigbar ist. In dem zwischen den Rohren 10 und 15 verbleibendem Ringraum 13 ist weiters mindestens eine wendeiförmige Schikane 24 vorgesehen.

Die "Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt: Wie dies vorstehend schon erwähnt wurde, wird eine derartige Einrichtung in den Sammelkanal 3 oder in diesen und in den Verteilerkanal 2 eines Heizkessels 1 eingesetzt und wird sie s am Kessel 1 befestigt. Der Rohrstutzen 16 wird an eine Kaltwasserleitung angeschlossen und der Kanal 14 wird an den Ablauf angeschlossen.

Sobald während des Betriebes des Heizkessels 1 in diesem ein Temperaturwert von z.B. 95°C erreicht wird, spricht das io Thermoelement 20 an und verstellt dieses über den Stössel 21, den Kolben 19 und die Ventilstange 18 das Ventil 17 in dessen Offenstellung. Hierdurch tritt das im Innenraum 13' des Rohres 15 befindliche Kaltwasser in den Innenraum des Rohres 10 über und strömt es aufgrund des Wasserdruckes ls durch den zwischen den Rohre 10 und 15 gebildeten Ringraum 13 hindurch. Aufgrund des relativ geringen Querschnittes des Ringraumes 13 bildet sich eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit aus, die eine intensive Kühlung des Rohres 10 bewirkt. Hierdurch wird so lange die im Kessel 1 20 befindliche Übertemperatur abgeführt, bis infolge des Absin-kens der Temperatur unter die genannten 95°C das Thermoelement 20 das Ventil 17 wieder in seine Schliessstellung überführt und dadurch eine weitere Wasserströmung unterbindet.

25 Durch die im Ringraum 13 angeordneten wendeiförmigen Schikanen 24 erhält das durch den Ringraum 13 hindurchströmende Wasser einen Drall, wodurch es gemischt und infolge der Zentrifugalkraft an die Innen wandung des Rohres 10 angepresst wird, wodurch die Wärmeabfuhr verso bessert wird.

Das Thermoelement 20 stellt einen handelsüblichen Bauteil dar, der z.B. in der Autoindustrie verwendet wird. Es kann entweder flüssigkeitsgesteuert sein oder ein Bimetall enthalten. Mittels einer an der Stirnfläche des Rohres 10 vor-35 gesehenen Schraube 22 kann die erforderliche Einstellung des Thermoelementes 20 erfolgen.

Die Funktion des Kolbens 19 liegt darin, den Zustrom von kaltem Wasser zum Thermoelement 20 zu verhindern, da dieses ansonsten ungeachtet der im Kessel herrschenden 40 Wassertemperatur ein Schliessen des Ventiles 17 bewirken würde. Anstelle dieses Kolbens können auch andere geeignete Abschirmungen vorgesehen sein, solange gewährleistet ist, dass das Thermoelement 20 gegenüber dem zuströmenden kalten Wasser thermisch hinreichend isoliert ist. Vorzugs-45 weise ist der Ventilstössel 18 von einer Rückholfeder 25 umgeben. Diese Feder 25 stellt insoferne eine zusätzliche Sicherung gegen einen nicht erforderlichen Zustrom von kaltem Wasser dar, da das Ventil 17 schon aufgrund des im Rohr 15 herrschenden Wasserdruckes in seine Schliessstel-50 lung gebracht wird bzw. es vom Thermoelement 20 dem Wasserdruck entgegen in seine Offenstellung gesteuert werden muss.

Zur Verbesserung der Wärmeaufnahme durch das Rohr 10 kann dieses an seiner Aussenseite mit Profilierungen, wie z.B. 55 längsverlaufenden oder ringsumlaufenden Rippen, ausgebildet sein. Die Rohre 10 und 15 können aus Kupfer, aus Aluminium oder aus Stahl gefertigt sein.

Anstelle des in Fig. 2 dargestellten Tellerventiles 17 kann auch ein in Fig. 3 dargestelltes Kolbenventil vorgesehen sein, so Bei diesem Ventil ist der Kolben 30 z.B. flach ausgebildet und mit einem sich erweiternden Schlitz 31 ausgebildet, über den bei Verstellung des Kolbens 30 Wasser aus dem Rohr 15 abströmen kann. Dabei wird der Zustrom von kaltem Wasser über den Schlitz 31 des Kolbens 30 in den Ringraum 13 in 65 Abhängigkeit davon geregelt, inwieweit der Kolben 30 in das Rohr 15 eingeschoben ist und wie gross demnach der freigegebenen Durchlassquerschnitt des Schlitzes 31 ist.

Aufgrund des vorbeschriebenen Aufbaues einer erfin-

653 761

dungsgemässen Einrichtung ermöglicht diese auch bei ungünstigen Betriebsverhältnissen eine hinreichende Abfuhr von Wärme, um einen Anstieg der Temperatur im Heizkessel auf über ca. 115°C ausschliessen zu können. Infolge der gedrungenen Bauweise kann eine solche Einrichtung in den Verteiler- oder in den Sammelkanal von Heizkesseln, insbesondere auch solche, die aus Gusseisen gefertigt sind, eingesetzt werden, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen.

Es kann somit davon abgesehen werden, für Heizkessel mit Befeuerung durch festen Brennstoff offene Anlagen zu s errichten bzw. solche Heizkessel mit zusätzlichen Gliedern zur Aufnahme von herkömmlichen Rohrleitungen auszustatten.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

653761

1. Einrichtung zur Abfuhr von Wärme aus einem Heizkessel, die mit Anschlüssen (14,16) für den Zufluss von kaltem Wasser und für den Abfluss von warmem Wasser ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei ineinander angeordnete Rohre (10,15) vorgesehen sind, wobei der Innenraum (13') des inneren Rohres (15) an einem Ende zum ersten (16) der Anschlüsse (14,16) führt und am anderen Ende in das äussere Rohr (10) mündet, und der dabei zwischen den beiden Rohren (10,15) gebildete Ringraum (13) an seinem der Mündung des Innenraumes des inneren Rohres in das äussere Rohr gegenüberliegenden Ende zum zweiten (14) der Anschlüsse (14,16) führt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringraum (13) eine wendeiförmig verlaufende Schikane (24) angeordnet ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Rohr (10) an seinem Aussenmantel mit längsverlaufenden oder umlaufenden Rippen ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Rohr (10) mit einem querstehenden Flansch (12) zu dessen Befestigung an einem Heizkessel (1) ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Flansch (12) ein Rohrstutzen (11) anschliesst, der seitlich von weiteren Rohrstutzen (14,16), die die Anschlüsse bilden, durchsetzt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Mündung des Innenraumes (13') des inneren Rohres (15) in das äussere Rohr (10) ein Ventil (17) vorgesehen ist, das vorzugsweise als Tellerventil oder als Kolbenventil ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Anschluss (14) abgewandten Ende des äusseren Rohres (10) ein Thermoelement (20) vorgesehen ist, durch das das Ventil (17) steuerbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (20) gegenüber dem Ventil (17) thermisch isoliert ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Isolierung durch einen Kolben (19), der innerhalb des äusseren Rohres (10) verstellbar ist, gebildet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Anschluss (14) abgewandten Ende des äusseren Rohres (10) eine Schraube (22) zur Einstellung des Thermoelementes (20) vorgesehen ist.